+ All Categories
Home > Documents > Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb Teorie měření · –s elastomery –s...

Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb Teorie měření · –s elastomery –s...

Date post: 28-Feb-2019
Category:
Upload: tranmien
View: 217 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
97
Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb Teorie měření a regulace © 2015 - Ing. Václav Rada, CSc. ZS 2015/2016 17.SPEC-tak.1. taktilní 1
Transcript

Ústav technologie, mechanizace a řízení

staveb

Teorie měření

a regulace

© 2015 - Ing. Václav Rada, CSc.ZS – 2015/2016

17.SPEC-tak.1.

taktilní 1

Další pokračování

o

dalších moderních principech snímačů

…………

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2013/2014

Taktilní snímače 1

- představují samostatnou specializovanou skupinu

- patří do třetí generace snímačů

- v některých úlohách jsou nezastupitelné (z celé řady

důvodů a pohledů)

- umožní získat dosud nedostupné informace z

nejrůznějších oblastí, vědy, techniky i „obyčejného“

života

- …..

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2014/2015

Taktilní snímače pro automatizaci

- jsou obsaženy v nejrůznějších předmětech a prvcích,

aniž by si to jedinec uvědomoval a používá je běžně a

bezproblémů ….

- …..

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2014/2015

Taktilní snímače pro automatizaci

Hmat je tradičně řazen mezi pět lidských smyslů.

Ve skutečnosti je hmat spíše soubor několika růz-

ných smyslů, které pomocí receptorů v kůži umož-

ňují získávat informace z bezprostředního okolí -

tlaku, bolesti, chladu, tepla, vpichu, vibrací atd.

Hmatové receptory jsou v kůži rozprostřeny s

různou hustotou.

2012/2013

Taktilní snímače 1

Taktilní … hmatový, dotykový, smyslový.

T- MaR

WIKIPEDIA.CZ

© VR - ZS 2014/2015

Souhrnně se uvedený soubor stimulací

nazývá taktilní kontakt.

Mezilidský kontakt pomocí doteku se nazývá

haptika.

Taktilní snímače 1

Taktilní … hmatový, dotykový, smyslový.

T- MaR

WIKIPEDIA.CZ

© VR - ZS 2014/2015

Taktilní snímače jsou inspirovány různými

biologickými vzory.

Jednou z charakteristik biologicky inspirovaných

taktilních snímačů je, že obsahují více než jednu

snímací strategie.

Například - zjištění, jaké je rozložení tlaků a sil,

pomocí pole tlakových snímačů (čidel) tenzome-

trické růžice.

Taktilní snímače 1 T- MaR

WIKIPEDIA.CZ

© VR - ZS 2014/2015

Proto je výhodou biologicky navrženého taktilního

snímače, že je schopen provádět naráz různé druhy

snímání, např. dvoubodová diskriminace (dvojbo-

dový dotyk) i síla (tlak) snímání.

Jeden takový snímač kombinuje snímání síly (tlaku),

snímání vibrací, snímání teploty i přenosu tepla.

Taktilní snímače 1 T- MaR

WIKIPEDIA.CZ

© VR - ZS 2014/2015

Jeden takový snímač kombinuje snímání síly (tlaku),

snímání vibrací, snímání teploty i přenosu tepla.

Může dále sloužit např. k určení hmotnosti, těžiště,

koeficientu tření, tepelné vodivosti, atp.

Taktilní snímače 1 T- MaR

WIKIPEDIA.CZ

© VR - ZS 2014/2015

Pokročilé verze biologicky navržených taktilních

snímačů zahrnují snímání vibrací.

Vibrace jsou určeny jako důležité pro pochopení in-

terakcí mezi snímačem hmatu (taktilním s.) a objek-

tů po kterém klouže (taktilní) čidlo po objektu.

Tyto interakce jsou nyní chápány jako důležité pro

lidské (ale i průmyslové) nástroje posuzování stru-

ktury objektu.

Taktilní snímače 1 T- MaR

WIKIPEDIA.CZ

© VR - ZS 2014/2015

T- MaR

V průmyslu se nyní přikládá značný význam systémům

pro získání a zpracování obrazové informace – v mno-

ha případech jsou taktilními snímači doplněny.

V robotice nemohou být mechanické vlastnosti objektu

určeny pouze z obrazu.

Taktilní snímače 1

© VR - ZS 2014/2015

Taktilní snímače, které měří velmi malé změny,

musí mít velmi vysokou citlivost.

Vlastní čidla musí být navržena tak, aby měly malý

vliv na to, co se měří.

Taktilní snímače 1 T- MaR

WIKIPEDIA.CZ

© VR - ZS 2014/2015

Mechanoreceptor (dotykový či taktilní

receptor) je smyslový receptor (orgán), který

zaznamenává změny tlaku (dotyk), bolest, napětí a

natažení.

Mechanoreceptory obecně patří mezi jednodušší

smyslové receptory, vznikly z epiteliálních buněk

pokožky (je tkáň tvořená buňkami, které na sebe

těsně naléhají, a minimem mezibuněčné hmoty.

Taktilní snímače 1

Taktilní … s tím souvisí:

T- MaR

© VR - ZS 2014/2015

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

Informace o základních kategoriích, konstrukčních

principech, vlastnostech, příkladech řešení a použití

taktilních senzorů a snímačů, nacházejících uplat-

nění jak v robotice a montážní a manipulační tech-

nice v průmyslu, tak zčásti mimo průmyslové obory.

Taktilní snímače 1

WIKIPEDIA.CZ

© VR - ZS 2014/2015

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

Roboty jsou konstruované k interakci s objekty – to

vyžaduje manipulaci zahrnující: přesnost, zručnost,

nebo interakce s neobvyklými předměty.

K tomu je nezbytné zajistit smyslový aparát, který je

funkčně ekvivalentní s různými senzory, kterými je

člověčenstvo (lidská pracovní síla …) přirozeně

obdařeno.

Taktilní senzory byly vyvinuty pro použití s roboty.

Taktilní snímače 1

WIKIPEDIA.CZ

© VR - ZS 2014/2015

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

Taktilní čidla a snímačeumožňují získat specifickou informaci, kterou

nelze obstarat jiným způsobem a jejíž znalost

je nutná při interakci mezi různými předměty,

prvky, tělesy, …...

Taktilní snímače 1

© VR - ZS 2014/2015

T- MaR

Taktilní čidla a snímače - je to velmi široký pojem

………...

velké množství různých prvků od mikrospínačů in-

dikujících dotyk, přes senzory měřící úchopnou sílu

nebo prokluzování uchopeného předmětu až po slo-

žité snímače nahrazující lidský hmat – ty jsou z apli-

kačního hlediska asi nejvýznačnější.

Taktilní snímače 1

© VR - ZS 2014/2015

T- MaR

Taktilní čidlo nebo snímač je prvek schopný snímat

informaci o dotyku s prvkem vnějšího prostředí a

převádět ji na elektrický signál.

Taktilním snímačem je obvykle míněno maticově nebo

jinak polohově uspořádané seskupení dílčích taktilních

čidel a snímačů.

Taktilní snímače 1

© VR - ZS 2014/2015

T- MaR

Taktilní čidlo nebo snímač je prvek realizovaný na

různých fyzikálních principech čidel jiných fyzikálních

veličin …. přitom hmat není fyzikální veličinou, pro-

tože zahrnuje tlak i jiné fyzikální, ale i NEFYZIKÁLNÍ

veličiny.

Taktilní snímače 1

© VR - ZS 2014/2015

T- MaR

Taktilní systémy mají oproti standardním systémům

četné výhodné vlastnosti, zejména:

– malá a lehká zařízení s možností být součástí

úchopné hlavice,

– možnost měnit pracovní prostor senzoru (snímače)

přesunem úchopné hlavice,

– paralelní sběr a rychlý paralelní přenos údajů,

– ……

© VR - ZS 2011/2012

Taktilní snímače 1

T- MaR

– …….

– značná míra nezávislosti na okolních vlivech v

porovnání s vizuálními systémy, kde dopadající stíny

mohou vést k chybám,

– snadné pořízení výstupního signálu v číslicové

formě,

– levná realizace, a to včetně celého rozpoznávacího

systému,

– možnost řídit robot v reálném čase.

© VR - ZS 2011/2012

Taktilní snímače 1

T- MaR

– ……. uplatnění:

– robotika – hmatové a úchopové senzory

– biomedicína a stomatologie – náhrady částí těla –

snímání chodidla – rozložení váhy na ploše chodidla –

vady tvaru chodidla či prstu – atp.

– zjišťování přítomnosti nebo nepřítomnosti dotyku –

zda je či není hmatový (dotykový) kontakt

– informace o velikosti působící síly či tlaku

– 1D a 2D (plošné) snímače dotyku

© VR - ZS 2013/2014

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2011/2012

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

K nevýhodám taktilních systémů v porovnání s

standardním systémům patří:

– omezená rozlišovací schopnost v důsledku

mechanických nedokonalostí konstrukce,

– nutná minimální úchopná síla,

– nutnost sledovat opotřebení.

© VR - ZS 2011/2012

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

Z hlediska účelu lze taktilní snímače rozdělit

do čtyř kategorií:

© VR - ZS 2011/2012

1. určené k rozpoznání tvaru a rozměru předmětů:

a) taktilní snímač vhodně umístěný na aktivní

úchopné hlavici robotu = taktilní informace se

získává z primárních nebo ze sekundárních taktil-

ních senzorů taktilního snímače při uchopení

(sevření) předmětu úchopnou hlavicí; tímto se

získá informace o globálních vlastnostech objektu,

Taktilní snímače 1

T- MaR

Z hlediska účelu lze taktilní snímače rozdělit

do čtyř kategorií:

© VR - ZS 2011/2012

b) taktilní snímač umístěný na zařízení, které po-

stupně aktivně ohmatává rozpoznávaný předmět

tak, že postupuje po jeho povrchu; získává tedy

taktilní informaci o lokálních vlastnostech povrchu

objektu v relativně malé oblasti, v níž se objektu

dotýká.

Taktilní snímače 1

T- MaR

Z hlediska účelu lze taktilní snímače rozdělit

do čtyř kategorií:

© VR - ZS 2011/2012

2. Jednoduché taktilní snímače nebo čidla umí-

stěné na aktivní úchopné hlavici, jejichž cílem je

zjistit, zda byl předem známý předmět správně

uchopen; generují jen dotykovou informaci a lze je

použít i k vyhodnocení síly stisku čelistí úchopné

hlavice.

Taktilní snímače 1

T- MaR

Z hlediska účelu lze taktilní snímače rozdělit

do čtyř kategorií:

© VR - ZS 2011/2012

3. Taktilní čidla a snímače umístěné na exponova-

ných místech ramena robotu, kdy cílem je plnit

bezpečnostní funkce (např. dají signál k zastavení

pohybu ramena, jestliže toto narazí na neočeká-

vaný objekt).

Taktilní snímače 1

T- MaR

4. Taktilní čidla a snímače generující informaci

využívanou k řízení pohybu robotů či jiných

automatických mechanismů a k usnadnění jejich

orientace v prostoru.

© VR - ZS 2011/2012

Z hlediska účelu lze taktilní snímače rozdělit

do čtyř kategorií:

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci - rozdělení

© VR - ZS 2015/2016

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci – rozdělení pro 2D

© VR - ZS 2015/2016

Taktilní snímače 1

Taktilní snímače a senzory se podle použitého

fyzikálního principu dělí na systémy

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2015/2016

– mechanické

– s elastomery

– s tenzometry

– s odporovým principem

– s kapacitním principem

– s infračerveným principem

– s ultrazvukovým principem

– s piezoelektrickými materiály

– s optickými vlákny

Taktilní snímače 1

Taktilní snímače a senzory se podle použitého

fyzikálního principu dělí na systémy

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2013/2014

– s tlustou odporovou vrstvou

– s tenkou odporovou vrstvou

– s vakuovou diodovou strukturou

– s využitím prvků CMOS

Taktilní snímače 1

… snímače mechanické

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

sestrojené na bázi CMOS tenzometrického prvku pro

měření tlaků (traction stress sensor)

Taktilní snímače 1

© VR - ZS 2015/2016

… snímače mechanické 1D pro sílu a tlak

T- MaRTaktilní snímače 1

© VR - ZS 2015/2016

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

Snímač s vodivým elastomerem informuje nejen

o prostém kontaktu, ale může poskytnout i

kvantitativní a kvalitativní informaci o před-

mětu, s jehož povrchem přicházejí čidla do

kontaktu.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery

Taktilní snímače 1

T- MaR

© VR - ZS 2011/2012

… … elastomery – z čeho to je?

Elastomer ... hmota na bázi kaučuku …

jde o silikonovou pryž sycenou grafitem

nebo železným prachem.

Elastická vlákna jsou definována jako

vlákna, která se dají natáhnout na nejméně.

Taktilní snímače 1

T- MaR

Převodník síly na elektrický signál = čidlem je

vodivý elastomer měnící svůj elektrický odpor v

závislosti na působící síle.

Se stlačováním a relaxací poddajného materiálu se

mění výsledný odpor čidla.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery

Taktilní snímače 1

T- MaRTaktilní snímače 1

© VR - ZS 2015/2016

… snímače s eleastomery

T- MaR

Typická závislostodporu R taktilního

snímače s vodivým

polymerem na působící

síle F – a je nelineární v

celém rozsahu.

© VR - ZS 2013/2014

snímače s

elastomery

6

4

2

0

14 16 18 20 22 24 26 28

F [N]

Taktilní snímače 1

T- MaR

Senzory s citlivým polymerním materiálem (Force

Sensitive Resistor – FSR) = odporové čidlo využí-

vající závislost elektrického odporu polymerové

vrstvy (Resistive Film, FSR Polymer Ink) na pů-

sobící síle.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery typu FSR

Taktilní snímače 1

T- MaR

Základem je odporová vrstva vyrobená technikou

tlustých vodivých polymerových vrstev (Polymer

Thick Film – PTF) a tvořená elektricky vodivými a

nevodivými částicemi o velmi malých rozměrech

Při působení síly na tuto vrstvu se částice vzá-

jemně dotýkají, a vytvářejí tak vodivé dráhy, čímž

se odpor vrstvy zmenšuje.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery typu FSR

Taktilní snímače 1

T- MaR

Čidlo FSR lze typicky zatížit silou do 10 N, do

max. 100 N. Při typické změně odporu v roz-

mezí od 2 MΩ do 2 kΩ.

Maximální tlak, při němž čidlo ještě funguje,

se pohybuje v rozmezí 100 až 200 Pa.

Rozlišovací schopnost čidla je lepší než 0,5 %.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery typu FSR

Taktilní snímače 1

T- MaR

Čidla FSR se nehodí pro přesná měření.

Důvodem je tolerance (rozdílnost) převodní

charakteristiky mezi jednotlivými čidly, která

činí 15 až 25 %.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery typu FSR

Taktilní snímače 1

T- MaR

Tato varianta má příznivější převodní (statickou)

charakteristiku – má „menší“ nelinearitu.

Lineární část převodní charakteristiky je delší

(větší) a proto ji lze snáze využít k měření

zatížení.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery typu FSR

Taktilní snímače 1

T- MaR

Výstupní elektrický signál lze linearizovat rezisto-

rem nebo softwarově v počítači.

Jednotlivé konstrukce snímačů se liší umístěním

elektrod a elastického materiálu.

© VR - ZS 2013/2014

… snímače s elastomery typu FSR

Taktilní snímače 1

T- MaR

Umístění elektrod a elastického materiálu, který

leží mezi snímacími elektrodami nebo je umístěn

na dvojici speciálně tvarovaných elektrod, je

charakteristickou reálnou vlastností.

Snímač může obsahovat různé vrstvy, které nasta-

vují měřicí rozsah a popř. chrání vodivý elastomer

před poškozením při velkém rázovém přetížení.

© VR - ZS 2013/2014

… snímače s elastomery typu FSR

Taktilní snímače 1

T- MaR

Pro měření rozložení statických a dynamických

tlaků byl vyvinut snímač Plantograf V05.

Je určen k analýze chůze člověka, rozložení

tlaků na plosce chodidla, sedu a k indikaci

stavu velkých kloubů.

Snímač existuje v podobě pevné desky i elas-

tické plenky, obě varianty jsou chráněny mezi-

národními patenty).

© VR - ZS 2013/2014

… snímače s elastomery ……

Taktilní snímače 1

T- MaR

Obsahuje 7 500 senzorů o rozměrech 2 × 2 mm,

rozmístěných rovnoměrně na ploše 300 × 400 mm.

Použitý vodivý elastomer CZ 57-7 RSC má

tloušťku 0,5 mm a je stabilní při teplotě od –40 do

+100 °C.

Snímková frekv. je 300 Hz, vzorkovací frekv. 2,5

MHz a rozlišení na výstupu osm bitů ( to znamená

rozlišení pomocí 256 úrovní).

© VR - ZS 2013/2014

… snímače s elastomery ……

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2013/2014

… snímače s elastomery ……

Snímač

Plantograf V05

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery typu FSR

pružný substrát

s tištěnou odporovou vrstvou

mezera

vlepená vrstva

pružný substrát s

tištěnými elektrodami rub

aktivní oblast

Uspořádání

snímače FSR

od firmy

Interlink

Electronics.

Taktilní snímače 1

T- MaR

© VR - ZS 2013/2014

… snímače s elastomery typu FSR

Základem senzoru je odporová vrstva vyrobená

technikou tlustých vodivých polymerových vrstev

(Polymer Thick Film – PTF) a tvořená elektricky

vodivými a nevodivými částicemi o velmi malých

rozměrech.

Při působení síly na tuto vrstvu se částice vzájem-

ně dotýkají, a vytvářejí tak vodivé dráhy, čímž se

odpor vrstvy zmenšuje.

Taktilní snímače 1

T- MaR

Typická statická

charakteristika

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery typu FSR

100

10

1

0,1

0,1 1 10 100

F [N]

100

10

1

0,1

0,1 1 10 100

F [N]

Taktilní snímače 1

T- MaR

FlexiForce od fy Tekscan, Inc. používá tenká,

ohebná čidla s vodivým materiálem na dvou

tištěných podkladových materiálech – výhody:

• lepší linearita

• měření s vyšším zatížením

• stabilní výkon s ohledem na prostor.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery

Taktilní snímače 1

T- MaR

Výhody této konstrukce jsou však historicky ome-

zené připojovacími konektory = pinové konektory

jsou nejpraktičtější a cenově dosti efektivní – a

snadno přizpůsobitelné potřebám aplikaci konco-

vého zákazníka.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2011/2012

…… snímače

s elastomery

Uspořádání čidla

od firmy Tekscan –

FlexiForce.

Taktilní snímače 1

T- MaR

Výhody FlexiForce čidel:

• velká flexibilita

• vynikající linearita a přesnost (lepší než ± 3 %)

• přesné aplikační a technické pokyny

• široká škála rozsahů měřených sil

• výstup senzoru není funkcí snímací plochy

• vysoká teplota při měření (až 210 ºC) High-

Temp Model (HT201)

• velmi malá tloušťka čidla – 0,2 mm.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery

Taktilní snímače 1

T- MaR

Typická specifikace čidla:Linearita: < ± 3 % (přímka pro 0 – 50 % zatížení)

Opakovatelnost: < ± 2,5 % z rozsahu ( do 80 % plné

působící síly)

Hystereze: < 4,5 % z rozsahu (do 80 % plné působící

síly)

Drift: < 5 % z logaritmicky rostoucího času (trvalé

zatížení 90 %)

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery

Taktilní snímače 1

T- MaR

Doba odezvy: < 5 μsec (doba potřebná k reakci čidla

na změnu vstupní síly - nárazové zatížení)

Provozní teplota: standardní -9 °C až 60 °C nebo -9 °C

až 204 °C provedení High-Temp na přání

Vliv teploty: ± 0,36 % na 1 °C

Pro zatížení, méně než cca 5 kg je provozní teplota

standardního provedení zvýšena na 74 °C.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery

Taktilní snímače 1

T- MaR

FlexiForce čidla fungují jako snímací odpor v el. ob-

vodu – pro nulový tlak má vysoký odpor (isolant) –

pro velký tlak tento odpor klesá.

Hodnotu odpor lze číst na připojením multimetru.

Platí, že křivka vodivosti je lineární.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2013/2014

…… snímače

s elastomery

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2013/2014

…… snímače s elastomery

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2011/2012

…… snímače s elastomery

Uspořádání tlakového čidla s kruhovou

snímací plochou od firmy Tekscan –

FlexiForce.

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2011/2012

…… snímače

s elastomery

Uspořádání tlako-

vého čidla s vícená-

sobnou (8x) sní-

mací plochou od

firmy Tekscan –

FlexiForce.

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2011/2012

…… snímače

s elastomery

Uspořádání tlakového

čidla s vícená-sobnou

(3x) snímací plochou

speciálného tvaru od

firmy Tekscan –

FlexiForce.

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2011/2012

…… snímače

s elastomery

Uspořádání tlakového

čidla s vícenásobnou

(24x) snímací plochou

speciálného tvaru od

firmy Tekscan –

FlexiForce.

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2013/2014

…… snímače

s elastomery

Uspořádání tlakového

čidla s vícenásobnou

snímací plochou

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2015/2016

…… snímače

s elastomery

Taktilní snímače 1

snímač jako vložka

do boty – pro

správné tvarování

výstelky - ortopedie

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2015/2016

…… snímače

s elastomery

Taktilní snímače 1

snímač jako deska

pro měření tlaku

vyvolaného chodidlem

- ortopedie

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2011/2012

…… snímače

s elastomery

Přklady provedení

maticového čidla

(cca 380 x 380 mm)

od firmy Tekscan –

FlexiForce.

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2013/2014

…… snímače s elastomery

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2011/2012

…… snímače s elastomery

Uspořádání

tlakového čidla s

nesymetrickou

snímací plochou

od firmy Tekscan

– FlexiForce.

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2011/2012

…… snímače

s elastomery

Příklady provedení

celkem malého čidla

(úhlopříčka 0,25“,

tj. cca 6,35 mm)

od firmy Tekscan –

FlexiForce.

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2011/2012

…… snímače

s elastomery

Příklad provedení

výrobku = pásku s

čidly – který lze

stříhat na jednotlivá

čidla podle aplikace -

fa Tekscan –

FlexiForce.

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

© VR - ZS 2011/2012

…… snímače

s elastomery

Přklady provedení

čidel od firmy

Tekscan –

FlexiForce.

Taktilní snímače 1

T- MaR

Používají se v konstrukci dotykových klávesnic,

notebookových touchpadů, dalších různých

zařízení, popř. ke zjišťování polohy předmětů.

Lze vyrobit čidla různých tvarů.

Lze vyrobit snímače složené z jednotlivých čidel.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery

Taktilní snímače 1

T- MaR

Čidlo reaguje na normálovou, i na tečnou složku síly.

… jde o dvě spojená vrstvová čidla

- první je tvořeno klky na odporové vrstvě a vytváří tzv.

dynamický senzor, citlivý na dynamickou změnu

polohy klků působením tečné složky síly, na kterou

spodní odporová vrstva nereaguje (druhé).

Statická tlaková síla se projeví ve spodní vrstvě

reagující změnou odporu.

© VR - ZS 2013/2014

- obr. následuje

… snímače s elastomery typu odporová vrstva

Taktilní snímače 1

T- MaR

Princip čidla –

působení

normálové a

smykové

složky síly

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery typu odporová vrstva

t

t

t

t

normálová složka síly

dynamický

statický

tečná složka síly

dynamický

statický

a)

b)

Taktilní snímače 1

T- MaR

Konstrukce

prstu umělé

ruky DLR

se senzorem

FSR

© VR - ZS 2013/2014

… snímače s elastomery typu FSR

vnitřní podpěra

krycí

pryžová

vrstva

vrchní

podpěra

připojovací

konektor

Materiál FSR

A

B

pružná vrstva

Materiál FSR

pružná vrstva

Materiál FSR

A B

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

Detekční fólie Pressurex® od firmy Sensor Product

Inc. je velmi tenká (tloušťka 0,01 až 0,05 mm), vněj-

ším vlivům odolávající pružná fólie umožňující sta-

novit rozložení tlaku mezi dvěma dotýkajícími se

povrchy objektů - i zakřivených.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery - detekční fólie

Pressurex

Taktilní snímače 1

T- MaR

Obsahuje tenkou vrstvu mikrokapsulí, umístěnou

vespod přenosové polyesterové fólie, které se půso-

bením síly protrhnou a jejich obsah zapůsobí na ba-

revnou vývojovou vrstvu, na vyvíjecí fólii.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery - detekční fólie

Pressurex

Taktilní snímače 1

T- MaR

Fólie Pressurex se poté vyjme z místa měření a

z výsledného zabarvení se určí působící síla,

popř. tlak.

U některých typů fólie se velikost tlaku nemusí

projevit jen intenzitou zabarvení, ale též změ-

nou barvy.

© VR - ZS 2011/2012

- obr. následuje

… snímače s elastomery - detekční fólie Pressurex

Taktilní snímače 1

T- MaR

Princip čidla –

použití fólie

Pressurex

a) fólie po zatížení,

b) převod intenzity

zabarvení na

působící tlak

© VR - ZS 2011/2012

100 %a)

b)

87 %

75 %

62 %

50 %

37 %

25 %

0 %

… snímače s elastomery - detekční fólie Pressurex

Taktilní snímače 1

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

Snímač využívá kapacitního principu – viz dále.

… snímače otisku prstu

Taktilní snímače 1

© VR - ZS 2015/2016

T- MaR

… snímače otisku prstu

Taktilní snímače 1

© VR - ZS 2015/2016

T- MaR

Uspořádání každého prvku – pixelu – kapacitního

snímače.

Taktilní snímače 1

© VR - ZS 2015/2016

… snímače otisku prstu

T- MaRTaktilní snímače 1

© VR - ZS 2015/2016

… snímače otisku prstu

T- MaRTaktilní snímače 1

© VR - ZS 2015/2016

… snímače otisku prstu

T- MaRTaktilní snímače 1

© VR - ZS 2015/2016

… snímače otisku prstu

T- MaRTaktilní snímače 1

© VR - ZS 2015/2016

… snímače otisku prstu

T- MaRTaktilní snímače 1

© VR - ZS 2015/2016

… snímače otisku prstu

T- MaRTaktilní snímače 1

© VR - ZS 2015/2016

… snímače otisku prstu

T- MaRTaktilní snímače 1

© VR - ZS 2015/2016

… snímače otisku prstu

T- MaR

Taktilní senzory pro automatizaci

Snímač s vodivým elastomerem informuje nejen

o prostém kontaktu, ale může poskytnout i

kvantitativní a kvalitativní informaci o před-

mětu, s jehož povrchem přicházejí čidla do

kontaktu.

© VR - ZS 2011/2012

… snímače s elastomery

Taktilní snímače 1

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

Taktilní senzory pro automatizaci

…. jsou v pokračování

… snímače s tenzometry

Taktilní snímače 1

© VR - ZS 2015/2016

T- MaR

… a to by bylo

k 1. informaci

o taktilních prvcích pro automatizaci

zatím vše......

© VR - ZS 2015/2016

Taktilní snímače 1

TMaR

………

Taktilní snímače 1

Ta.1

© VR - ZS 2013/2014


Recommended